# %% Common parameters def common_parameters(): # Defined variables. md_steps = 20000 temperature = 300.0 * Kelvin pressure = 1.0 * bar # Script. # This custom script supports atkpython syntax # and can perform almost any procedure. auto_log_interval = md_steps // 100 auto_trajectory_interval = md_steps // 10 test_string = 'pineapple' return md_steps, temperature, auto_log_interval, auto_trajectory_interval, pressure md_steps, temperature, auto_log_interval, auto_trajectory_interval, pressure = ( common_parameters() ) nlsave('Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', md_steps) nlsave('Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', temperature) nlsave('Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', auto_log_interval) nlsave('Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', auto_trajectory_interval) nlsave('Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', pressure) # %% Gold # Set up lattice vector_a = [12.234749999999998, 0.0, 0.0]*Angstrom vector_b = [0.0, 12.234749999999998, 0.0]*Angstrom vector_c = [0.0, 0.0, 12.234749999999998]*Angstrom lattice = UnitCell(vector_a, vector_b, vector_c) # Define elements elements = [Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold, Gold] # Define coordinates fractional_coordinates = [[ 0. , 0. , 0. ], [ 0. , 0. , 0.333333333333], [ 0. , 0. , 0.666666666667], [ 0. , 0.333333333333, 0. ], [ 0. , 0.333333333333, 0.333333333333], [ 0. , 0.333333333333, 0.666666666667], [ 0. , 0.666666666667, 0. ], [ 0. , 0.666666666667, 0.333333333333], [ 0. , 0.666666666667, 0.666666666667], [ 0.333333333333, 0. , 0. ], [ 0.333333333333, 0. , 0.333333333333], [ 0.333333333333, 0. , 0.666666666667], [ 0.333333333333, 0.333333333333, 0. ], [ 0.333333333333, 0.333333333333, 0.333333333333], [ 0.333333333333, 0.333333333333, 0.666666666667], [ 0.333333333333, 0.666666666667, 0. ], [ 0.333333333333, 0.666666666667, 0.333333333333], [ 0.333333333333, 0.666666666667, 0.666666666667], [ 0.666666666667, 0. , 0. ], [ 0.666666666667, 0. , 0.333333333333], [ 0.666666666667, 0. , 0.666666666667], [ 0.666666666667, 0.333333333333, 0. ], [ 0.666666666667, 0.333333333333, 0.333333333333], [ 0.666666666667, 0.333333333333, 0.666666666667], [ 0.666666666667, 0.666666666667, 0. ], [ 0.666666666667, 0.666666666667, 0.333333333333], [ 0.666666666667, 0.666666666667, 0.666666666667], [ 0.166666666667, 0.166666666667, 0. ], [ 0.166666666667, 0.166666666667, 0.333333333333], [ 0.166666666667, 0.166666666667, 0.666666666667], [ 0.166666666667, 0.5 , 0. ], [ 0.166666666667, 0.5 , 0.333333333333], [ 0.166666666667, 0.5 , 0.666666666667], [ 0.166666666667, 0.833333333333, 0. ], [ 0.166666666667, 0.833333333333, 0.333333333333], [ 0.166666666667, 0.833333333333, 0.666666666667], [ 0.5 , 0.166666666667, 0. ], [ 0.5 , 0.166666666667, 0.333333333333], [ 0.5 , 0.166666666667, 0.666666666667], [ 0.5 , 0.5 , 0. ], [ 0.5 , 0.5 , 0.333333333333], [ 0.5 , 0.5 , 0.666666666667], [ 0.5 , 0.833333333333, 0. ], [ 0.5 , 0.833333333333, 0.333333333333], [ 0.5 , 0.833333333333, 0.666666666667], [ 0.833333333333, 0.166666666667, 0. ], [ 0.833333333333, 0.166666666667, 0.333333333333], [ 0.833333333333, 0.166666666667, 0.666666666667], [ 0.833333333333, 0.5 , 0. ], [ 0.833333333333, 0.5 , 0.333333333333], [ 0.833333333333, 0.5 , 0.666666666667], [ 0.833333333333, 0.833333333333, 0. ], [ 0.833333333333, 0.833333333333, 0.333333333333], [ 0.833333333333, 0.833333333333, 0.666666666667], [ 0.166666666667, 0. , 0.166666666667], [ 0.166666666667, 0. , 0.5 ], [ 0.166666666667, 0. , 0.833333333333], [ 0.166666666667, 0.333333333333, 0.166666666667], [ 0.166666666667, 0.333333333333, 0.5 ], [ 0.166666666667, 0.333333333333, 0.833333333333], [ 0.166666666667, 0.666666666667, 0.166666666667], [ 0.166666666667, 0.666666666667, 0.5 ], [ 0.166666666667, 0.666666666667, 0.833333333333], [ 0.5 , 0. , 0.166666666667], [ 0.5 , 0. , 0.5 ], [ 0.5 , 0. , 0.833333333333], [ 0.5 , 0.333333333333, 0.166666666667], [ 0.5 , 0.333333333333, 0.5 ], [ 0.5 , 0.333333333333, 0.833333333333], [ 0.5 , 0.666666666667, 0.166666666667], [ 0.5 , 0.666666666667, 0.5 ], [ 0.5 , 0.666666666667, 0.833333333333], [ 0.833333333333, 0. , 0.166666666667], [ 0.833333333333, 0. , 0.5 ], [ 0.833333333333, 0. , 0.833333333333], [ 0.833333333333, 0.333333333333, 0.166666666667], [ 0.833333333333, 0.333333333333, 0.5 ], [ 0.833333333333, 0.333333333333, 0.833333333333], [ 0.833333333333, 0.666666666667, 0.166666666667], [ 0.833333333333, 0.666666666667, 0.5 ], [ 0.833333333333, 0.666666666667, 0.833333333333], [ 0. , 0.166666666667, 0.166666666667], [ 0. , 0.166666666667, 0.5 ], [ 0. , 0.166666666667, 0.833333333333], [ 0. , 0.5 , 0.166666666667], [ 0. , 0.5 , 0.5 ], [ 0. , 0.5 , 0.833333333333], [ 0. , 0.833333333333, 0.166666666667], [ 0. , 0.833333333333, 0.5 ], [ 0. , 0.833333333333, 0.833333333333], [ 0.333333333333, 0.166666666667, 0.166666666667], [ 0.333333333333, 0.166666666667, 0.5 ], [ 0.333333333333, 0.166666666667, 0.833333333333], [ 0.333333333333, 0.5 , 0.166666666667], [ 0.333333333333, 0.5 , 0.5 ], [ 0.333333333333, 0.5 , 0.833333333333], [ 0.333333333333, 0.833333333333, 0.166666666667], [ 0.333333333333, 0.833333333333, 0.5 ], [ 0.333333333333, 0.833333333333, 0.833333333333], [ 0.666666666667, 0.166666666667, 0.166666666667], [ 0.666666666667, 0.166666666667, 0.5 ], [ 0.666666666667, 0.166666666667, 0.833333333333], [ 0.666666666667, 0.5 , 0.166666666667], [ 0.666666666667, 0.5 , 0.5 ], [ 0.666666666667, 0.5 , 0.833333333333], [ 0.666666666667, 0.833333333333, 0.166666666667], [ 0.666666666667, 0.833333333333, 0.5 ], [ 0.666666666667, 0.833333333333, 0.833333333333]] # Set up configuration gold = BulkConfiguration( bravais_lattice=lattice, elements=elements, fractional_coordinates=fractional_coordinates ) gold_name = "gold" # %% Set ForceFieldCalculator # %% ForceFieldCalculator potentialSet = MEAM_AgAu_2022() calculator = TremoloXCalculator(parameters=potentialSet) # %% Set Calculator gold.setCalculator(calculator) nlsave('Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', gold) # %% NVT Equilibration method = NVTNoseHoover( initial_velocity=MaxwellBoltzmannDistribution(temperature=temperature), reservoir_temperature=temperature, ) md_trajectory = MolecularDynamics( configuration=gold, trajectory_filename='Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', steps=md_steps, log_interval=auto_log_interval, method=method, trajectory_interval=auto_trajectory_interval, trajectory_object_id='md', ) last_image = md_trajectory.lastImage() nlsave('Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', last_image, object_id='md_1') # %% NPT Equilibration method = NPTMartynaTobiasKlein( initial_velocity=ConfigurationVelocities(), reservoir_temperature=temperature, reservoir_pressure=pressure, ) md_trajectory_1 = MolecularDynamics( configuration=last_image, trajectory_filename='Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', steps=md_steps, log_interval=auto_log_interval, method=method, trajectory_interval=auto_trajectory_interval, trajectory_object_id='md_2', ) last_image_1 = md_trajectory_1.lastImage() nlsave('Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', last_image_1, object_id='md_3') # %% Semii-grand canonical method def semiigrand_canonical_method(): # Defined variables. mc_temperature = temperature call_interval = 1 swap_ratio = 0.01 first_element_symbol = 'Au' second_element_symbol = 'Ag' chemical_potential = -1.06 * eV # Script. # This custom script supports atkpython syntax # and can perform almost any procedure. from NL.CommonConcepts.PeriodicTable import SYMBOL_TO_ELEMENT first_element = SYMBOL_TO_ELEMENT[first_element_symbol] second_element = SYMBOL_TO_ELEMENT[second_element_symbol] monte_carlo_hook = SemiGrandCanonicalMonteCarloHook( elements=(first_element, second_element), chemical_potential=chemical_potential, temperature=mc_temperature, swap_ratio=swap_ratio, call_interval=call_interval, ) return monte_carlo_hook monte_carlo_hook = semiigrand_canonical_method() nlsave('Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', monte_carlo_hook) # %% Hybrid Monte Carlo def hybrid_monte_carlo(configuration, monte_carlo_hook): # Defined variables. mc_temperature = temperature mc_pressure = pressure steps = md_steps log_interval = auto_log_interval trajectory_interval = auto_trajectory_interval # Script. # This custom script supports atkpython syntax # and can perform almost any procedure. dynamics_method = NPTMartynaTobiasKlein( initial_velocity=ConfigurationVelocities(), reservoir_temperature=mc_temperature, reservoir_pressure=mc_pressure, ) hooks = HookFunctions(pre_step_hooks=monte_carlo_hook) trajectory = HybridMonteCarlo( configuration, steps=steps, log_interval=log_interval, trajectory_interval=trajectory_interval, method=dynamics_method, hook_functions=hooks, ) # Get the composition from the proguction part of the calculation indices = numpy.arange(steps // 2, steps) composition = trajectory.measurement('composition')[1][indices].mean() return trajectory, composition trajectory, composition = hybrid_monte_carlo(last_image_1, monte_carlo_hook) nlsave('Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', trajectory) nlsave('Au_Ag_MonteCarlo_results.hdf5', composition)